ゲル化駆動部位を結合させた新規ポリマー型有機ゲル化剤の開発とゲル電解質への応用

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15350132
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 英 謙二 信州大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60126696)
• 研究分担者: 鈴木 正浩 信州大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (30334915) ; 木村 睦 信州大学, 繊維学部, 助教授 (60273075)
• キーワード: ゲル化剤 / ゲル電解質 / 物理ゲル / イオン性液体 / イオン伝導度 / ゲル化 / 水素結合

研究概要

本研究は、(1)水素結合や疎水性相互作用などの非共有結合をとおして液体を固化(ゲル化)するゲル化駆動機能と(2)非晶性のポリマー(あるいはオリゴマー)は溶液中から結晶化しないという現象に着目し、これらの二つの機能を結合させた結晶へ転移しない安定なゲルを形成する有機ゲル化剤ポリマーの合成を目的とする。すなわち、(2)の機能を有する非晶性のポリマーあるいはオリゴマーに(1)の機能をもつゲル化駆動部位を共有結合でつなげることにより、低分子の自己集合性と高分子の非晶性という一見、相矛盾する二つの機能を階層化させた新規なポリマー型有機ゲル化剤を開発しようとするものである。
平成15年度内に実施した研究内容は下記のとおりである。
筆者らの研究室で開発されている10種類以上のオイルゲル化剤の中でも特に強いゲル化能を示した有機ゲル化剤の構造をもとに、官能基を有する化合物をゲル化駆動部位として合成した。ゲル化駆動部位として合成したセグメントを非晶性のポリマーあるいはオリゴマーとして、イソシナナート結合を有するポリエチレングリコール、オリゴエチレングリコール、ポリシロキサンを選び共有結合で導入した。その結果、新規なポリマー型有機ゲル化剤、オリゴマー型有機ゲル化剤が合成できた。
開発したポリマー型有機ゲル化剤を利用して支持塩をふくむ溶媒をゲル化することによりゲル電解質を作製しそのイオン伝導度を測定した。さらに、最近話題を呼んでいるイオン性液体をゲル化し、ゲル電解質としての性能を調べた。イオン性液体をゲル化して作製したイオン性液体ゲルは熱的に安定で、140℃に加熱してもゲルの形状を保ったままであった。また、そのイオン伝導度(本研究費補助金で購入したインピーダンスアナライザーで測定)はゲル化剤の影響をほとんど受けることはなく、ゲル化剤の添加によるイオン伝導度の低下は極小程度であった。

研究成果

• [文献書誌] M.Suzuki, M.Yumoto, M.Kimura, H.Shirai, K.Hanabusa: "A Family of Low-Molecular-Weight Hydrogelators Based on L-Lysine Derivatives with a Positively Charged Terminal Group"Chem.Eur.J.. 9. 348-354 (2003)
• [文献書誌] W.Kubo, S.Kambe, T.Kitamura, K.Hanabusa, Y.Wada, S.Yanagida: "Photocurrent-Determining Processes in Quasi-Solid-State Dye-Sensitized Solar Cells Using Ionic Gel electrolytes"J.Phys.Chem.B. 107. 4374-4381 (2003)
• [文献書誌] 英謙二, 小林聡: "有機ゲル化剤は作るナノファイバーとそれを利用した無機ナノファイバーの創製"工業材料. 51. 38-41 (2003)
• [文献書誌] M.Suzuki, T.Nigawara, M.Yumoto, M.Kimura, H.Shirai, K.Hanabusa: "New gemini organogelators linked by oxalyl amide : organogel formation and their thermal stabilities"Tetrahedron Lett.. 44. 6841-6843 (2003)
• [文献書誌] M.Suzuki, T.Nigawara, M.Yumoto, M.Kimura, H.Shirai, K.Hanabusa: "L-Lysine based Gemini organogelators : their organogelation properties and thermally stable organogels"Org.Biomol.Chem.. 4124-4131 (2003)
• [文献書誌] T.Shikata, D.Ogata, K.Hanabusa: "Viscoelastic Behavior of Supramolecular Poymeric Consisting of Tris(3,7-dimethyloctyl)benzene-1,3,5-tricarboxamide and n-Alkanes"J.Phys.Chem.B. 108. 508-514 (2004)